К. Хамахер, З. Вранешич, С. Заки - Организация ЭВМ - 5-е издание (2003) (1114649), страница 30
Текст из файла (страница 30)
2.24. В представленной на рис. 2.38 подпрограмме, выполняющей удаление за Глава 3 Системы команд процессоров АВМ, Мо1ого!а и !где! + Архитектура процессоров АВМ + Архитектура процессоров Мо1ого!а 88000 + Архитектура процессоров!п1е! 1А-32 Репйпгп В главе 2 вы познакомились с понятиями «система командь и «режим адресацииь, узнали, как команды выполняются в компьютере, рассмотрели множество примеров команд и программ, написанных на унифицированном языке ассемблера. Теперь вам предстоит узнать, как все это реализовано в архитектуре систем команд процессоров ЛКМ, Мотого!а 68000 и 1псе! 1А-32.
Система команд процессора АКМ является примером архитектуры К13С, а системы команд 88000 и 1Л-32 — примерами архитектуры С13С. Данная глава условно разбита на три части, и в каждой из них приводятся примеры, уже известные вам по главе 2, но переписанные для конкретных процессоров. Правда, на этот раз мы анализируем их очень сжато, поэтому для понимания излагаемого материала важно как следует усвоить основные идеи и хорошо понять описания программ, представленные в предыдущей главе. Кроме того, дополнительная информация о трех системах команд имеется в наших приложениях. Система команд процессоров АВМ Компания Лй апсег1 В13С МасЬшез (АКМ) 1лш1сег1 разработала семейство процессоров и предоставила ряду компаний лицензии на их производство и использование в компьютерах н встроенных системах. ЛКМ считается относительно молодой компанией, Она была создана на базе компании Лсогп Сотрпсегз, занимавшейся разработкой процессоров в начале 1980-х годов.
Микропроцессоры ЛКМ применяются главным образом в недорогих и не самых мощных встроенных системах, в частности в мобильных телефонах, коммуникационных модемах, системах управления автомобилями и карманных компьютерах. Подробное описание архитектуры и реализации процессоров АВМ, много другой интересной информации вы найдете на тгеЬ-узле компании, расположенном по адресу Ьтср://жечь.агпьсош.
3.1, Регистры, доступ к памяти и пересылка данных 129 Во всех процессорах АК.М используется одна и та же базовая система машинных команд с небольшими модификациями. В данной книге описывается ее реализация для процессора АКМ7. В более поздние версии процессоров АКМ были добавлены команды и функции, не связанные с обсуждаемыми в этой главе темами. О некоторых из них речь пойдет в главе 11.
На примере программ из главы 2, переписанньгх на языке ассемблера процессоров АКМ, мы рассмотрим важнейшие аспекты архитектуры этих процессоров. 3.1. Регистры, доступ к памяти и пересылка данных В архитектуре процессоров АКМ память адресуется побайтово, с помощью 32-разрядных адресов, а регистры процессора имеют длину 32 разряда.
Для пересылки данных между памятью и регистрами процессора используются операнды длиной в байт (8 бит) и слово (32 бита). Адреса слов должны быль выровнены, то есть кратны 4. Поддерживается как прямой, так и обратный порядок байтов (см. раздел 2.2.2). Выбор нужного порядка осуществляется при помощи внешней входной управляющей линии процессора. Когда байт загружается из памяти в регистр процессора или записывается из регистра процессора в память, он всегда располагается в младшем байте регистра. Доступ к памяти осуществляется только с применением команд считывания и записи.
Все арифметические и логические команды оперируют лишь данными в регистрах процессора. Эта схема наиболее характерна для архитектуры К15С. В главе 8 будет рассказано, как она помогает упростить конструкцию процессооа и повысить его производительность. 3.1.1. Регистры Регистры процессора, предназначенные для использования прикладными программами, представлены на рис.
3.1. Всего имеется шестнадцать 32-разрядных регистров с именами от КО до К.15, из числа которых пятнадцать являются регистрами общего назначения (от КО до К14), а один — регистром счетчика команд РС (Ргойгаш Соппгег). В регистрах общего назначения могут храниться как адреса памяти, так и данные операндов. В регистре текущего состояния программы СРВК (СпггеШ Ргойгагп Зга1пз Ке81згег), обычно называемом просто регистром состояния, содержатся флаги кодов условий (Ы, Е, С, Ч), флаги запрещения прерываний и биты состояния процессора. Информация, представляемая флагами кодов условий, описана в разделе 2.4.6.
Об использовании битов режима процессора и битов запрещения прерывания рассказывается в контексте операций ввода-вывода и прерываний в главе 4. А в данной главе мы предполагаем, что процессор работает в пользовательском режиме и выполняет прикладную программу. Помимо указанных существует 15 дополнительных регистров общего назначения, называемых запасными (Ъапкеб). Они дублируют некоторые из регистров общего назначения и используются, когда процессор переключается в режим 130 Глава 3. Системы команд процессоров АКМ, Мо1опйа и!п1е! супервизора или передает управление программе обработки прерываний.
В этих режимах доступны также сохраненные копии регистра состояния. О запасных ре- гистрах и копиях регистра состояния рассказывается в главе 4. 31 КО К1 15 регистров общего назначения 31 К15(РС) Счетчик команд 31 30 29 28 7 6 4 0 Регистр состояния Биты режима процессора Биты запрета прерываний Х вЂ” отрицательный знак Х вЂ” нуль С вЂ” перенос Ч вЂ” переполнение Флаги кодов условий Рио. 3.1. Регистры процессора АНМ 31 28 27 4 3 0 20 19 16 15 12 11 Рис. 3.2. Формат команды процессора АНМ 3.1.2. Команды доступа к памяти и режимы адресации Каждая команда в архитектуре АКМ кодируется 32-разрядным словом. Кодировка команд унифицирована и типична для архитектуры К!БС.
Доступ к памяти осуществляется только командами Еоад и Итоге. Эти команды, команды пересылки, а также арифметические и логические команды имеют формат, показанный на рис. 3.2. Достаточно подробное его описание приведено в приложении В. В команде задается код условного выполнения 1«условие»), код операции, два или три регистра (Кп, Ю, Кгп) и некоторая другая информация. Если регистр Клг не нужен, поле «Другая информация» расширяется до бита Ьо.
Посредством команды алаи операнд пересылается из памяти в регистр общего назначения, указанный в 4-разрядном поле КЫ, а посредством команды Итоге — из регистра, имя которого 3.1. Регистры, доступ к памяти и пересылка данных 131 указано в поле КН, в память.
Если операнд имеет длину 1 байт, он всегда находится в младшем байте регистра. Только в команде загрузки старшие 24 разряда регистра заполняются нулями. Условное выполнение команд Отличительной и несколько необычной особенностью процессоров АКМ является то, что все его команды большей частью выполняются условно, с учетом заданного в команде условия. Команда действительно выполняется лишь в том случае, если флаги текущего состояния процессора удовлетворяют условию, заданному в разрядах бз~ зз. В противном случае процессор переходит к следующей команде.
Один из разрядов указывает, что команда будет выполняться всегда. С какой целью применяется условное выполнение всех команд, вы поймете иэ примеров, приведенных в разделе 3.7. А пока мы будем игнорировать эту функцию и считать, что команды содержат код «выполняется всегдам Режимы адресации памяти Основным методом адресации операндов в памяти является формирование исполнительного адреса операнда путем добавления к значению заданного в команде базового регистра Вл значения смещения со знаком (рис.
3.2). Смещение либо непосредственно задается в 12 младших разрядах команды, либо содержится в третьем регистре, Вж, указанном в четырех младших разрядах команды, Ьз а Знак (направление) смещения содержится в поле кода операции. Например, в команде загрузки 1ЛЖ К4[Кп,помещение] смещение (представленное числом со знаком) задано в режиме непосредственной адресации. Эта команда выполняет операцию КИ +- ЦКп] «смещение] Обратите внимание, что регистр назначения КЫ указывается первым.
Этот порядок операндов противоположен используемому в главе 2. Команда 1.1Ж В4[Кп,Кж! выполняет операцию КЫ «- ЦКп] «. [Вж]] Поскольку содержимым регистра Вж является величина смещения, то в том случае, если она отрицательна, перед именем данного регистра должен стоять знак «-и В главе 2 два указанных режима адресации определялись как индексная и базовая индексная. Нулевое смещение явно задавать не нужно. Поэтому команда 1.0К КсЦКп] выполняет операцию К~1 «- ЦКпи с использованием режима, определенного в главе 2 как косвенная адресация. 132 Глава 3.
Системы команд процессоров АЙМ, Мо1ого!а и!пге! Мнемоническое обозначение кода операции 1ЛЖ указывает, что из памяти в регистр должно быть загружено 32-разрядное слово. Байтовый операнд может быть загружен в младший байт регистра при помощи команды 1ЛЖВ. При этом старшие разряды будут заполнены нулями. Команды сохранения мнемонически обозначаются как ЯТК и ЯТКВ.
Так, команда ЯТК КгЦКл1 выполняет операцию [Вгг~ +- ~Кгг1 пересылая в память операнд длиной в одно слово. Команда 5ТКВ пересылает в память один байт — младший байт регистра КЫ. В документации АКМ все три режима адресации и другие режимы, которые мы обсудим далее, называются индексными. Форма адресации, которая использовалась в нашем первом примере, называется преиндексной, поскольку исполнительный адрес операнда генерируется путем добавления величины смещения к содержимому базового регистра Вл. При этом содержимое регистра Вл не изменяется. Кроме того, поддерживаются режимы, подобные описанной в главе 2 автоинкрементной и автодекрементной адресации.
Они называются преиндексным режимом с обратной записью и постиндексным режимом. Определения всех трех режимов адресации приведены ниже. + Преиндекснэгй режим — исполнительный адрес операнда представляет собой сумму содержимого базового регистра Кл и величины смещения. + Преиндексный реэгэхи с обратной записью — исполнительный адрес операнда генерируется тэк же, как в преиндексном режиме, после чего записывается обратно в регистр Кж + Постиндексный режим — исполнительным адресом операнда является содержимое регистра Рп.
Синтаксис языка ассемблера для всех трех режимов адресации, а также выражения для вычисления исполнительного адреса (ЕА) и код операции обратной записи приведены в табл. 3.1, Восклицательный знак обозначает обратную запись в преиндексном режиме адресации. В постиндексном режиме всегда выполняется обратная запись, поэтому восклицательный знак здесь не нужен. Обратите внимание, что в преиндексном и постиндексном режимах квадратные скобки расставлены по-разному. Если в скобки заключен только базовый регистр, его содержимое используется в качестве исполнительного адреса. Информация о смещении добавляется к содержимому регистра уже после доступа к операнду, то есть выполняется постиндексация.
Это обобгценная форма автоинкрементного режима адресации, описанного в разделе 2.5. Когда в квадратные скобки заключены и базовый регистр и смещение, исполнительным адресом операнда является их сумма, то есть используется преиндексный режим. Если должна быть выполнена обратная запись, то на это указывает восклицательный знак. Преиндексный режим с обратной записью является обобщенным вариантом автодекрементного режима адресации, описанного в разделе 2.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
